BIOMASSE. Corso di informazione sulle fonti di energia rinnovabile

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Ugo Chiesa
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1 BIOMASSE Corso di informazione sulle fonti di energia rinnovabile 1

2 Definizione biologica Il termine biomassa include ogni tipo di materiale di origine biologica e quindi legato alla chimica del carbonio. In altri termini ci si riferisce ad ogni sostanza che deriva direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana. Volendo accostare la biomassa con il concetto di rinnovabilità occorre escludere tutte le biomasse fossilizzate e relativi derivati. 2

In altri termini ci si riferisce ad ogni sostanza che deriva direttamente o indirettamente dalla

3 Definizione normativa Per BIOMASSA intenderemo in questa sede i combustibili solidi d origine vegetale come previsto nel DPCM 8/3/2002 all. 3 punto 1 e successivi aggiornamenti, in particolare il materiale vegetale proveniente da colture dedicate, dalla gestione dei boschi e dalle le potature, dalle lavorazioni esclusivamente meccaniche del legno e di prodotti agricoli. 3

3 punto 1 e successivi aggiornamenti, in particolare il materiale vegetale proveniente da colture

4 Definizione buonsenso BIOMASSE? BIOMASSE! 4

5 Il ciclo del carbonio OIL CO 2 da petrolio La BIOMASSA viene quindi considerata ai fini energetici una fonte di energia pulita e rinnovabile in quanto non contribuisce, con il suo utilizzo, ad aumentare l effetto l serra sul pianeta. Il Legno quale energia solare immagazzinata rinnovabile (FIPER) 5

contribuisce, con il suo utilizzo, ad aumentare l effetto l serra sul pianeta.

6 Biomasse nel mondo Ad oggi le biomasse soddisfano il 15% circa degli usi energetici primari nel mondo con Mtep/anno. Paesi in via di sviluppo: ricavano mediamente il 38% della propria energia dalle biomasse, Mtep/anno (in molti di essi le biomasse coprono fino al 90% del fabbisogno energetico totale) Paesi industrializzati: le biomasse contribuiscono appena per il 3% agli usi energetici primari con 156 Mtep/anno. 6

074 Mtep/anno (in molti di essi le biomasse coprono fino al 90% del fabbisogno energetico totale) Paesi

7 Biomasse in Europa In Europa tale percentuale è del 3,5%, grazie ai contributi di Paesi come la Finlandia (18%), la Svezia (17%), l Austria (13%), Non certo grazie all Italia che, con un misero 2,5% del proprio fabbisogno energetico coperto dalle biomasse, è al di sotto della media europea. 7

grazie all Italia che, con un misero 2,5% del proprio fabbisogno energetico

8 Biomasse in Europa Lo scenario non è incoraggiante: L Unione Europea importa oltre il 50% dell energia, e la dipendenza potrà diventare pari al 70% nel 2030, in mancanza di interventi significativi. La condizione deficitaria è molto più grave in Italia, dove l importazione è oltre l 82% del fabbisogno energetico, in larga misura coperto dai combustibili fossili. 8

9 Biomasse in Europa Quale risposta ad una tale domanda di energia verde?! AGRIENERGIE 9

10 Biomasse in Europa Una rapida occhiata a ricavi e costi dell energia da biomasse ci fa intendere le potenzialità di questo settore. Prodotto della coltura Resa agricola Processo Resa di conv. Energia finale Litri petrolio equivalente Silomais secco 19 t/a Combustione pianta intera 75% kwh t Silomais fresco 19 t/a Produzione biometano 60% m Silomais fresco 19 t/a Ferm. Per produzione en. Termica ed lettrica 53% kwht Salice da s.f.r. 10 t/a Combustione 85% kwh t Granella di mais 11 t w15 Combustione 88% kwh t Granella di mais 11 t w15 Bioetanolo 54% litri Silomais fresco 19 t/a Prod. Biogas per en. Elettrica 28% kwh e Salice da s.f.r. 10 t/a Prod. En. Elettrica 30% kwh e Seme di colza 3,5 t w10 Esterificazione 87% litri

700 Silomais fresco 19 t/a Ferm. Per produzione en. Termica ed lettrica 53% 50.350 kwht 5.035 Salice da s.f.r. 10 t/a Combustione 85% 42.500 kwh t 4.250 Granella di mais 11 t w15 Combustione 88% 41.

11 Biomasse in Europa Una rapida occhiata a ricavi e costi dell energia da biomasse ci fa intendere le potenzialità di questo settore. Vettore energetico o energia U.M. Costo /unità Cont. Energ. kwh/unità Costo di energia /MWh Mais pianta intera t ,5 Cippato di legno msr ,3 Granella di mais t ,2 Biometano m Biodiesel l Etanolo l ,5 Energia elettrica da biogas 1 MWh Gasolio l Energia elettrica 1 MWh

650 14,5 Cippato di legno msr 16 750 21,3 Granella di mais t 110 4.200 26,2 Biometano m 3 0.5 10 50 Biodiesel 1.000 l 660 9.

12 Le principali colture Nell ambito della realtà europea sono state studiate oltre 30 specie fra colture erbacee annuali e poliennali, arbustive ed arboree impiegabili come cedui a turno breve in terreni agricoli. Per ottenere buone produzioni con costi contenuti le specie da coltivare devono essere: Adatte all ambiente A rapida crescita Con buona capacità pollonifera e di ricaccio Tolleranti malattie e insetti 12

Per ottenere buone produzioni con costi contenuti le specie da coltivare devono essere: Adatte all ambiente A

13 Le principali colture erbacee sorghi da fibra cardo miscanto canna comune mais kenaf 13

14 Le principali colture erbacee Tra le specie erbacee annuali e poliennali che possiedono tali caratteristiche, figurano: sorghi da fibra e quelli zuccherini (Sorghum bicolor L., Moench) il kenaf (Hibiscus cannabinus L.) alcune filaridi (Phlaris spp.) il cardo (Cynara cardunculus L.) il miscanto (Miscanthus sinensis Andress.) la canna comune (Arundo donax L.) il panico (Panicum virgatum L.) 14

, Moench) il kenaf (Hibiscus cannabinus L.) alcune filaridi (Phlaris spp.

15 Sorgo da fibra (Sorghum bicolor L. Moench) Il sorgo è una pianta molto rustica quanto ad adattabilità a differenti tipi di terreno. E caratterizzato da una elevata capacità di estrazione dell acqua dal terreno, simile a quella del mais. I consumi idrici unitari della specie sono decisamente bassi, dell ordine di 250 litri di acqua per kg di s.s. prodotta. 15

E caratterizzato da una elevata capacità di estrazione dell acqua dal terreno, simile a quella

16 Sorgo da fibra (Sorghum bicolor L. Moench) La semina viene effettuata con normali seminatrici per cereali autunno-vernini, con densità ottimali di 20 piante/m2. La raccolta si effettua di norma giorni prima della fase di fioritura, quando massimo è l accumulo di sostanza secca e cellulosa nel culmo. La raccolta meccanica può essere effettuata anche con una falcia-trincia-caricatrice, anche se è preferibile la rotoimballatura del materiale. 16

17 Sorgo da fibra (Sorghum bicolor L. Moench) Le rese in biomassa riportate in bibliografia risultano piuttosto variabili, attestandosi tra 24 e 38 t/ha anno di sostanza secca a seconda del grado di input (basso o alto). Il potere calorifico della biomassa secca prodotta oscilla tra 16 e 17 Mj/kg. 17

variabili, attestandosi tra 24 e 38 t/ha anno di sostanza secca a seconda del

18 Cardo (Cynara cardunculus L.) Il cardo è una specie termofila, anche se nel periodo invernale tollera temperature inferiori a - 10 C. Rifugge i terreni a rischio di ristagno idrico ed i suoli poco profondi. Piuttosto elevate le asportazioni di macroelementi nutritivi, mentre le rese in sostanza secca sono di 1 kg per ogni kg di acqua traspirata. 18

inferiori a - 10 C. Rifugge i terreni a rischio di ristagno idrico ed i suoli poco profondi.

19 Cardo (Cynara cardunculus L.) Il cardo viene di norma propagato per seme in epoca differenziata a seconda degli ambienti agropedoclimatici considerati. La densità dell impianto va scelta in base alla disponibilità di acqua (da a piante/ha). La raccolta del cardo avviene tra luglio e settembre, quando il contenuto di umidità si attesta al valore più basso possibile (15%). 19

20 Cardo (Cynara cardunculus L.) La resa media annua si attesta tra le 11 e le 20 t/ha anno (30 t/ha per la varietà altilis). La biomassa del cardo può essere utilizzata sia per la produzione di energia da termoconversione (con potere calorifico inferiore di Mj/kg) sia per usi cartari. 20

21 Miscanto (Mischantus giganteus Greef et Deuter) Il Miscanto è una graminacea perenne caratterizzata da un ricco sistema di radici e rizomi, con germogli che raggiungono un altezza variabile dai 3 ai 5 metri. Il genere Mischantus comprende almeno una ventina di specie, tra cui la più conosciuta è il M. sinensis importato dal giappone come pianta ornamentale. 21

22 Miscanto (Mischantus giganteus Greef et Deuter) Il miscanto è una specie caratterizzata da minimi termici piuttosto elevati ed in genere si coltiva con profitto in tutte le zone in cui si può praticare la coltura del mais. Un interessante aspetto è costituito dalla lettiera di foglie con effetto pacciamante, in grado di inibire lo sviluppo di flora infestante. 22

23 Miscanto (Mischantus giganteus Greef et Deuter) La densità dell impianto va da 1 a 4 piante/m2, ma è consigliabile mantenersi sotto le piante/ha poichè l aumento dei costi non viene compensato dalla maggiore produttività registrata nei primi 2-3 anni. La raccolta si esegue annualmente in inverno, quando la pianta è in riposo vegetativo e si verifica una progressiva diminuzione del contenuto di umidità. La produzione di biomassa aumenta nel corso dei primi 3-5 anni dall impianto, fino a mantenersi costante nei anni seguenti. 23

24 Canna comune (Arundo donax L.) La pianta è sensibile alle temperature molto basse, ma con il passare degli anni i rizomi si approfondiscono naturalmente beneficiando dell azione protettiva del terreno. La canna comune è scarsamente esigente in fatto di terreni, mentre le esigenze idriche pure notevoli in ambiente naturale, possono essere limitate senza compromettere la produzione di biomassa. 24

25 Canna comune (Arundo donax L.) Il letto di semina va preparato per la messa a dimora di rizomi, per cui una doppia erpicatura (possibilmente incrociata) sarebbe la soluzione ideale. 25

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